【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信技術，尤其涉及一種移動感知預測波束賦形的方法。
技術介紹
1、隨著物聯網普及程度提高，無人工廠、智能家居等大量新興的物聯網應用和場景開始引起公眾的關注。這些場景通常需要部署大量低功耗傳感器，以實現可持續的環境監測、數據收集和智能控制。無線攜能通信swipt作為一項極具發展前景的技術，已成為最有前途的解決方案之一，它使基站bs或接入點ap能夠同時提供信息傳輸和無線充電。特別是，傳感器能夠通過射頻rf從遠程來源獲取能量，實現真正的無線供電，從而為物聯網設備的廣泛部署和可持續運行開辟了新的途徑。
2、由于安裝在移動物體上的傳感器的新興應用，如無人運輸車輛和巡查機器人等，無線能量傳輸在動態環境中面臨著一系列新的挑戰。特別是在高度動態場景中，獲取準確的傳感器位置信息變得十分關鍵。然而，信道狀態信息csi的頻繁獲取加劇了上述反饋機制造成的能量損失。因此，實現移動傳感器的及時感知和定位至關重要。
3、通信感知一體化isac使基站能夠無線感知和表征環境，成為未來6g網絡的關鍵技術。最近的研究證明，isac可以簡化高動態無線通信，從而繞過繁瑣的反饋機制，為移動傳感器的定位提供了一種可能的解決方案，swipt感知輔助swipt系統中的無線能量傳輸wpt效率得到了顯著提高。
4、然而，現有的技術僅限于靜態場景下的波束賦形設計，既沒有考慮到移動的能量接收器，也沒有考慮到特定的信道狀態信息csi獲取。一旦接收器脫離穩定的靜止狀態，頻繁的信道狀態信息csi反饋將導致實際收集能量的減少。因此，如何設計
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供一種移動感知預測波束賦形的方法，以解決上述現有技術存在的問題。
2、本專利技術中所述一種移動感知預測波束賦形的方法，包括以下步驟：
3、s1.構建新型的感知輔助swipt系統模型；
4、s2.構建多天線混合接入點hap對移動能量用戶meu運動狀態的感知預測與跟蹤模型；
5、s3.構建基于擴展卡爾曼濾波ekf的在線波束賦形框架；
6、s4.構建移動能量用戶meu能量收集的功率與多天線混合接入點hap處的總功耗之比最大化的優化問題模型；
7、s5.采用基于dinkelbach和sdr變換將非凸的優化問題轉進行凸優化處理，實現感知輔助swipt系統的無線能量傳輸wpt效率最大化。
8、本專利技術中所述一種移動感知預測波束賦形的方法，其優點在于，所構建的感知輔助swipt系統多天線混合接入點hap為多個單天線通信用戶iu和一個移動能量用戶meu提供服務，更接近實際應用場景?；跀U展卡爾曼濾波ekf的動態預測進行波速賦形，利用回波信號對動態移動能量用戶meu進行跟蹤，通過預測移動能量用戶meu的運動參數來推斷信道狀態信息csi，實現了準確的跟蹤精度和高效的功率傳輸。將波束賦形公式化為無線能量傳輸wpt效率最大化問題，同時滿足單天線通信用戶iu和移動能量用戶meu的服務質量要求。通過應用dinkelbach和sdr變換，原始非凸優化問題得到簡化并得到有效解決，極大減少計算的復雜度，滿足通信感知輔助swipt系統的實時處理要求。
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1.一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所構建的感知輔助SWIPT系統包括一個多天線混合接入點HAP向K個單天線通信用戶IU發送通信信號，其中單天線通信用戶IU的序號表示為k∈K＝{1,…,K}；多天線混合接入點HAP為在一定可達范圍內移動的點狀移動能量用戶MEU提供無線充電；多天線混合接入點HAP配備均勻線性陣列，包含Mt個發射天線和Mr個接收天線；移動能量用戶MEU配有射頻能量收集模塊，在總任務時間T內沿多天線混合接入點HAP未知的預設路線移動，多天線混合接入點HAP固定在已知位置，在二維坐標系中表示為：單天線通信用戶IU固定在另一已知位置，在二維坐標系中表示為：
3.根據權利要求2所述一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，將多天線混合接入點HAP服務時間T分成L個相等長度δ，即T＝Lδ；在每一幀內，多天線混合接入點HAP首先預測移動能量用戶MEU的運動參數，然后根據所述運動參數直接推斷出信道狀態信息CSI；
5.根據權利要求4所述一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，預測協方差矩陣的跡表示狀態跟蹤后的均方誤差，將瞬時跟蹤性能定義為S＝tr(Ml)，這是波束形成矢量v的隱式函數，tr(·)定義為矩陣的跡；
6.根據權利要求5所述一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，在所述步驟S5中，采用基于Dinkelbach的非線性分式規劃解決非凸目標函數，其中目標函數的對應減法形式為：
...【技術特征摘要】
1.一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所構建的感知輔助swipt系統包括一個多天線混合接入點hap向k個單天線通信用戶iu發送通信信號，其中單天線通信用戶iu的序號表示為k∈k＝{1,…,k}；多天線混合接入點hap為在一定可達范圍內移動的點狀移動能量用戶meu提供無線充電；多天線混合接入點hap配備均勻線性陣列，包含mt個發射天線和mr個接收天線；移動能量用戶meu配有射頻能量收集模塊，在總任務時間t內沿多天線混合接入點hap未知的預設路線移動，多天線混合接入點hap固定在已知位置，在二維坐標系中表示為：單天線通信用戶iu固定在另一已知位置，在二維坐標系中表示為：
3.根據權利要求2所述一種移動感知預測波束賦形的方法，其特征在于，在所述步驟s2中，將...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魏亞運，唐杰，范峻媛，李帥君，馬若炎，鄭一珂，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：
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